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循環流化床鍋爐DCS控制

循環流化床鍋爐DCS控制

1、負荷控制系統

    根據負荷要求,對于負荷控制的實現,最終是通過改變燃料量來完成的。

    燃料量的改變又必然將影響到各臺鍋爐各自的出口壓力,并且也必將會導致爐床溫度及爐膛出口溫度的改變,故而控制系統必須考慮各參數的相互影響。所以,燃料量控制系統的結構圖如圖(3)所示:

2、總風量指令控制系統

    主壓力控制系統發出的風量指令即為總風量指令。總風量中一、二次風所占比例最大,同時一次風和二次風直接影響鍋爐的運行及燃燒工況。

所以,總風量調節系統通過改變一、二次風量的調節指令來保證鍋爐所需配風。鍋爐主控系統得到的總風量指令與燃料量測量值進行交叉限制后作為總風量控制系統的給定值,以保證負荷增加時先加風后加燃料,負荷減小時先減燃料后減風的要求,從而保證一定的過剩空氣系數。

總風量控制系統的給定值與總風量測量值的偏差進行PID運算的結果經過函數處理后送至點火增壓風機風量調節系統、一次風量調節系統及二次風量調節系統。控制系統見圖(2)所示:

3、燃料量控制(主壓力控制):

 根據上述負荷要求,對于負荷控制的實現,最終是通過改變燃料量來完成的。

 而燃料量的改變又必然將影響到各臺鍋爐各自的過熱器出口壓力,并且也必將會導致爐床溫度及爐膛出口溫度的改變,故而控制系統必須考慮各參數的相互影響。所以,燃料量控制系統的結構圖如圖(5)所示:

 

4、一次風量控制系統(爐床溫度調節系統)

    總風量控制系統發出的一次風量指令作為一次風量控制系統的給定值,與一次風量的測量值的偏差經PID運算后,運算結果去控制一次風門擋板開度,以調節送入爐膛的一次風量。(一次風量測量值是在考慮了溫度修正和壓力修正后才送入PID中進行運算的。)

一次風量指令在進行處理時,需要考慮煤質的特性及負荷變化情況。煤種不同時,助燃空氣量會有所不同。同時,負荷變化時一次風量占總風量的比例也會發生變化。

    由于返料方式為高溫返料方式,鍋爐床溫的調節主要由一、二次風配比調節,故在構造一次風量調節系統時加上了床溫修正回路。

    如果床溫偏高,增加一次風量;如果床溫偏低,則減小一次風量。而當床溫偏高,增加了一次風量,則總風量相應增加;總風量調節回路輸出減小,則一次風、二次風指令減小;最后達到平衡時,一次風增加,二次風減小,從而達到調節床溫的目的。控制系統見圖(6)所示:

 

5、二次風量控制系統

    二次風量控制系統采用串級控制系統,其目的是調節煙氣含氧量。煙氣含氧量測量值與其給定值的偏差送入主調節器進行PID運算,運算結果與總風量指令控制系統發出的二次風量指令一起進行函數處理后作為副調節器的給定值,再與二次風量測量值進行PID運算,運算結果做為二次風流量的控制指令。

    由于燃料量變化到煙氣含氧量變化需要一段時間,故在二次風量調節系統中直接對燃料量進行處理,把其結果作為前饋信號加到控制輸出中,以提高控制系統的快速響應性。

    在對給煤量進行處理的f(x)函數中,考慮了負荷指令及一次風量等因素,其運算結果直接疊加到PID運算的輸出上。控制系統見圖(7)所示:

6、 主溫度控制:

    主溫度控制系統采用串級控制系統。主溫度測量值作為主調節器的反饋輸入值,與主溫度設定值進行PID運算后送入副調節器,在副調節器中與減溫器出口汽溫進行PID控制運算,其運算結果經限幅后送至執行機構,調節噴水減溫水閥門。

    由于主流量變化時,噴水量應相應地發生變化,故在主溫度控制系統中把主流量信號以前饋形式引入控制系統中。

    為保證主溫度控制系統的有效工作,針對不同負荷、不同溫度偏差值及溫度偏差的變化情況從多組PID參數中選擇一組合適的參數去控制主溫度。在異常情況下,控制系統由自動切換至手動操作。控制系統見圖(11)所示:

8 、料床差壓控制系統

    對于某一特定的鍋爐,料床床層厚度與料床差壓具有一一對應關系。所以,料床床層厚度可以通過調節料床差壓來實現。在料床差壓調節系統中,料床差壓測量值與料床差壓給定值的偏差進行PID運算后,其運算結果控制鍋爐排渣機構,以使料床差壓滿足鍋爐運行要求。而料床差壓的給定值是在綜合考慮鍋爐負荷、燃用煤種等因素后得到的。控制系統見圖(12)所示:

 
9、引風控制(爐膛負壓控制)

    爐膛壓力調節的目的是保持爐膛壓力為一定的負壓。CFB鍋爐的爐膛負壓控制也是通過調節引風機擋板實現的。

    但是,CFB鍋爐爐膛負壓的調節特點與普通的煤粉鍋爐略有不同。進入煙道的煙氣順序經過過熱器、省煤器、空預器等受熱面,然后進入電除塵器后由引風機抽至煙囪排走。爐膛下部床面附近是微正壓,在低負荷時爐膛負壓點較低,高負荷時負壓點升高。也就是說爐膛負壓取樣點的控制參數是鍋爐負荷的函數。

    壓力調節器定值也可手動設定。一、二次風量之和作為負壓調節回路的前饋信號,當鍋爐負荷變化時,一、二次風量相應變化,預先動作引風機調節擋板。

    比較爐膛壓力三重冗余變送器的輸出值,并取其中值作為爐膛壓力控制系統的反饋信號。

系統應將風量指令信號作為超前變化的前饋信號,使爐膛壓力的波動最小。

    在引風機控制中,有一個方向性閉鎖作用。即在爐膛壓力低時,閉鎖引風機入口擋板及引風機轉速的進一步開大;在爐膛壓力高時,閉鎖引風機入口擋板及引風機轉速的進一步關小。

    控制系統還包括“火焰喪失”預處理回路,以便將較高的壓力偏差減至最小。在發生主燃料跳閘(MFT),且風量大于30%時,在壓力控制系統中產生一個超馳控制信號,使引風機快速關小。該信號(MFT火焰喪失)隨時間而衰減(時間可調),直至恢復正常的擋板控制。不需要運行人員干預,并且對控制系統不產生擾動。

    軸流風機有防喘振控制和風機啟動聯鎖。


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